Domů     Napěchovaný milimetr: Nejdetailnější mapa lidského mozku
Napěchovaný milimetr: Nejdetailnější mapa lidského mozku
27.8.2024

Mravenčí práce a 10 let výzkumu přivedly vědce z Harvardu a Googlu k průlomovému milníku pro neurovědu – detailní 3D mapě lidského mozku. Pochopitelně ne celého.

I jeden milimetr krychlový má ale co říct o povaze jedné z nejsložitějších věcí, která ve vesmíru existuje.

I po letech soustavného snažení mají neurovědci stále jen mlhavou představu o tom, jak lidský mozek funguje. Nejsou ale zcela bezradní.

Protože v biologii struktura určuje funkci, může být cestou k lepšímu porozumění tomuto orgánu právě konektomika, obor, zabývající se detailním zmapováním komponent mozku a jejich spojení.

Mikroskopická práce

Celý projekt započal před 10 lety, kdy profesor molekulární a buněčné biologie na Harvardově univerzitě, Jeff Lichtman, obdržel malý vzorek mozkové kůry.

Během operace lékaři 45leté pacientce trpící těžkou epilepsií odebrali kousek zdravé tkáně o velikosti menší než zrnko rýže, 1 mm3 spánkového laloku, který je důležitý pro paměť, emoce a pocity.

Vzorek byl zakonzervován, zpevněn pryskyřicí a následně skutečně najemno nakrájen, konkrétně na 5 019 tenkých plátků. „Měřily asi 30 nanometrů, což je zhruba tisícina tloušťky lidského vlasu.

Byly prakticky neviditelné, nebýt toho, že jsme je obarvili těžkými kovy, což je zviditelnilo při elektronovém zobrazování,“ uvedl Lichtman.

Po oskenování každého řezu vysokorychlostním elektronovým mikroskopem, který zachytil buněčné detaily v nanoměřítku, přišla řada na experty z Googlu. Ti měli za úkol z 2D snímků vytvořit 3D rekonstrukcí.

Ještě před pár lety by takový počin vyžadoval úmornou a zdlouhavou ruční práci. Tým vedený neurovědcem Virenem Jainem ale vyvinul umělou inteligenci, která pomocí strojového učení tuto práci zautomatizovala.

Kortikální záhyby a bílá hmota v horizontálním řezu hlavy. FOTO: National Library of Medicine / Creative Commons / volné dílo
Kortikální záhyby a bílá hmota v horizontálním řezu hlavy. FOTO: National Library of Medicine / Creative Commons / volné dílo

Na velikosti nezáleží

Výsledná interaktivní 3D mapa je obrazem lidského mozku v nejvyšším rozlišení, jakého kdy vědci dosáhli. Zahrnuje více než 57 000 mozkových buněk, 230 milimetrů krevních cév a 150 milionů synapsí, sloužících k předávání vzruchů.

V celé své milimetrové kráse obsahuje mamutích 1,4 petabajtů, neboli 1 milion gigabajtů dat. Takovou úložnou kapacitu by dalo dohromady tisíc špičkových notebooků nebo více než 1 miliarda e-knih.

Jedná se o tak velký soubor dat, že jej vědci podrobně nestudovali. Místo toho datovou sadu bezplatně sdílejí online spolu s nástroji pro analýzu a korekturu.

Základní schéma synapse. FOTO: Looie496 / Creative Commons / volní dílo
Základní schéma synapse. FOTO: Looie496 / Creative Commons / volní dílo

Super-synapse

O překvapení přitom nebylo nouze. Za normálních okolností se například úponek synapse chytí pouze sousedního neuronu. Analýza však odhalila vzácná multisynaptická spojení mezi neurony v celém vzorku, které se váží až s 50 body.

„Je to podobné, jako kdyby dva domy v bloku měly 50 samostatných telefonních linek, které je spojují,“ uvedl Jain. Důvod, skrývající se za existencí těchto supersilných synapsí, je stále předmětem výzkumu.

Zvážit se musí také souvislost s epilepsií dárkyně, autoři ovšem naznačují i jiné vysvětlení. „Tato spojení by mohla vysvětlit, jak jsou zakódovány velmi rychlé reakce nebo velmi důležité vzpomínky,“ dodal vědec.

Foto: FOTO: viz popisky. Náhledové FOTO: Erald Mecani / Creative Commons / CC BY-SA 3.0
Související články
Věda a technika
Zvířata s „šestým smyslem“: Jak vnímají magnetické pole Země?
Neviditelný kompas ukrytý v tělech ptáků, želv nebo hmyzu. Zatímco člověk magnetické pole Země nevnímá, mnohá zvířata se jím řídí s neuvěřitelnou přesností, a to při migraci přes oceány i návratu domů. Jak vlastně jejich „šestý smysl“ funguje? Schopnost vnímat magnetické pole Země se nazývá magnetorecepce. Využívají ji ptáci, mořské želvy, ryby, ale i mravenci […]
Věda a technika
Nepáchne, nechutná, ale stejně si ho kupujeme. Co nevíte o dusíku?
Do bezpečného přistání zbývá pouhých 16 minut. Datum 1. února 2003 se však zapíše do historie černým písmem. 63 kilometrů nad Texasem se raketoplán Columbia rozpadne. Ze sedmičlenné posádky nikdo nepřežije. Nejde ale o první oběti Columbie. Za ty totiž může dusík! Kennedyho vesmírné středisko dne 25. března 1979. Na Floridě panuje příjemných 26 °C. […]
Věda a technika
Kolik vody denně bychom měli vypít: Co říká věda
Zapomeňte na univerzální poučky typu „osm sklenic denně“. Moderní věda ukazuje, že potřeba vody je mnohem osobnější, než jsme si dlouho mysleli. Kolik tedy skutečně pít, aby tělo fungovalo správně, a proč na to neexistuje jediná správná odpověď? Představa, že každý musí vypít přesně dva litry vody denně, dnes mezi vědci spíše neobstojí. Jak upozorňuje […]
Věda a technika
Rorschachův test: Co o vás prozradí inkoustové skvrny?
Můra, motýl, netopýr… Právě tyto odpovědi bývají nejčastější, když si lidé prohlížejí sadu skvrn. Ve filmech s nimi testují různé podezřelé, ale ve skutečnosti zkoumají strukturu osobnosti, způsob myšlení, emoce či vnímání reality. Během historie je provázejí kontroverze, ale používají se dodnes. Na první pohled jsou to jen náhodné inkoustové skvrny. Přesto v nich lidé […]
reklama
historie
Kateřina Veliká a Potěmkin: Carevna a její mocný amant
Co ze začátku vypadalo jako dvě spřízněné duše, skončí jako velká nenávist. Kateřina Alexejevna (1729–1796), budoucí Kateřina Veliká, s nechutí sleduje mladíka, který by ji měl provázet zbytkem života. Petr III. Fjodorovič (1728–1762) stejně jako ona přijme nové jméno a pravoslavnou víru. Teď si ale její 16letý partner hraje s vojáčky. Až ho to znudí, […]
Kdo tahá za nitky ve Versailles? Skandální markýza de Pompadour!
V královském paláci ve Versailles dostane soukromou komnatu a král Ludvík XV. (1710–1774) pro ni vykoupí uvolněný titul de Pompadour i se zámkem. Teď už se může Jeanne-Antoinette Poisson (1721–1764), nově markýza de Pompadour, stát oficiální součástí dvora. Královna Marie Leszczyńská (1703–1768) i její syn Ludvík Ferdinand, dauphin Francie (1729–1765) jí hluboce pohrdají coby „měšťanskou […]
Kuriózní koníčky panovníků: Posedlost etiketou i experimenty s vojáky
Přes neobvyklé koníčky až po bizarní pravidla dvora. Tyto detaily ukazují, že i nejmocnější lidé byli podivíni a někdy až neuvěřitelně excentričtí. Podíváme se na několik největších kuriozit ze života známých monarchů. Například císař Svaté říše římské Karel VI. (1685-1740) se údajně nikdy nesměje nahlas a každé si ráno zapisuje přesný počet polknutí při jídle. […]
Tragické lásky anglického krále: Uhrančivá tmavovláska versus modrooká královna
Píše se rok 1522 a do Anglie se vrací Anna Boleynová (1501/1507–1536). Za sebou má vzdělávání se v Nizozemsku a Francii, kde působí jako dvorní dáma královny Klaudie (1499–1524). Čeká ji sňatek s irským bratrancem Jamesem Butlerem (asi 1496–1546). Jenže z toho sejde a Anna se stává dvorní dámou královny Kateřiny Aragonské (1485–1536). Je jejím […]
věda a technika
Lidé, kteří necítí bolest: Genetická mutace, která radikálně mění život
Bolest většina lidí považuje za nepříjemného společníka. Přesto má v lidském těle zásadní roli, varuje nás před nebezpečím. Existují však lidé, kteří ji nikdy necítí. Vzácná genetická mutace jim sice ušetří utrpení, zároveň ale zásadně mění jejich život a může být i smrtelně nebezpečná. Představte si, že si zlomíte ruku, sáhnete na rozpálenou plotýnku nebo […]
Tři nejbizarnější paraziti světa: Když hostitel přestane ovládat vlastní tělo
Představte si, že někdo ovládá vaše tělo a nutí vás dělat věci proti vaší vůli. Ve světě přírody to není sci-fi, ale běžná strategie přežití. Někteří paraziti totiž dokážou manipulovat chováním svého hostitele tak dokonale, že z něj udělají nástroj pro vlastní rozmnožování. Jedním z nejznámějších příkladů je parazitická houba Ophiocordyceps unilateralis. Napadá mravence v […]
Zvířecí inteligence: Chobotnice dokážou úspěšně řešit hádanky
Na první pohled působí chobotnice jako tvor z jiné planety. Mění barvy, pohybují se téměř beztížně a mají osm pružných chapadel. Vědci ale v posledních desetiletích zjistili něco ještě pozoruhodnějšího: tyto mořské bezobratlé dokážou řešit složité úkoly, učit se a dokonce přemýšlet nad strategií. Některé experimenty ukazují, že chobotnice zvládnou mechanické hádanky, které by leckteré […]
Volné radikály: Chemičtí „darebáci“ s nepárovým elektronem
Volné radikály bývají popisovány jako jedno z největších nebezpečí lidstva. Ale nic není černobílé a tak jsou tyto molekuly či atomy zároveň nezbytné pro imunitní systém. Odkud se vlastně berou? Vyrábíme si je ve velké míře sami! Jak je udržovat v rovnováze a jak zabránit tomu, aby škodily? Mají pověst neviditelných nepřátel, kteří v těle […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
Dulce: Dobrota, které neodoláte
panidomu.cz
Dulce: Dobrota, které neodoláte
Ta dobrota se jmenuje dulce de leche a možná už jste ji objevili v obchodech. Ale nepochybujte o tom, že doma připravená bude ještě lepší. Název je španělský a znamená jednoduše „mléčná sladkost“. Původ ovšem není úplně jednoznačný, o autorství této receptury se pře hned několik latinskoamerických zemí a k tomu Francie, kde se traduje,
Ferdinand I. zatrhl šizení na tržištích
historyplus.cz
Ferdinand I. zatrhl šizení na tržištích
„Prvotřídní kvalita, dovoz z Itálie,“ přesvědčuje kupec s látkami bohatou pražskou měšťanku. Žena pečlivě osahává štůček mušelínu. „Vezmu si pět loket,“ prohlásí. Kupec rychle naměří požadovanou délku. Pořádný kus mu přitom zůstane za prsty…   „Na šaty ho bude málo, milostpaní. Stačí jenom na sukni,“ zhodnotí švadlena množství růžového mušelínu. „Ošidili vás, podívejte.“ Vezme do ruky dřevěnou
Kouzlení s vodou z potoků a studánek
nejsemsama.cz
Kouzlení s vodou z potoků a studánek
Voda má v magii zvláštní místo. Má jedinečné vlastnosti, které pro vás mohou být nejen zdrojem osvěžení, ale i duchovní síly a léčení. Voda z potoků a studánek má moc přinést do vašeho života pozitivní změny a obnovit vaši energii. Využitím těchto přírodních zdrojů v magii můžete obohatit své rituály a přinést do svého života větší harmonii a klid. Je důležité
Ten můj chlap je prostě báječný
skutecnepribehy.cz
Ten můj chlap je prostě báječný
Jsem holka Štěstěny, tvrdila moje máma, když jsem doma představila Mirka. Mohla na něm oči nechat. To nadšení ji neopustilo nikdy. Myslím, že mi trochu záviděla, ale nikdy jsem jí to neřekla. Tátu měla ráda, ale co si pamatuji, tak jsme s Mirkem byli zamilovaní mnohem víc. Jsme spolu moc rádi Tehdy byla jiná doba, když
Září Svobodová díky nové lásce?
nasehvezdy.cz
Září Svobodová díky nové lásce?
Přestože jí osud připravil až příliš kruté momenty, nikdy nepřestala věřit, že bude znovu šťastná. Sympatická herečka ze seriálu Ulice Ilona Svobodová (64) se má už několik týdnů potkávat se stejně
Hříbková omáčka
tisicereceptu.cz
Hříbková omáčka
Královskou houbou českých lesů je pravý hřib. Suroviny 400 g houby 1 větší cibule 2 lžíce másla 200 ml šlehačky 100 ml zakysané smetana 1 bobkový list 5 kuliček nového koření petrželka ne
Krvavé maltské podzemí a tajemná Petra
enigmaplus.cz
Krvavé maltské podzemí a tajemná Petra
V oblasti Paola na předměstí hlavního města La Valetta na Maltě se v roce 1902 dostala skupina dělníků do problémů. S několika se při rozbíjení skal propadla zem. „Dostaňte nás odsud, něco tady je,“ z
Historické Boskovice: Procházka od hradu k zámku
epochanacestach.cz
Historické Boskovice: Procházka od hradu k zámku
Návštěvou jednoho města si snadno zajistíme program třeba na celý víkend. Boskovice totiž nabízejí hned dvě významné architektonické památky, vzdálené od sebe jen půl kilometru. A tak se vydejme za hradem i za zámkem do krásné jihomoravské krajiny. Trhová osada Boskovice na okraji Drahanské vrchoviny vznikla někdy ve13. století, a už v roce 1313 kronikáři zaznamenali
Pátrání po nacistickém zlatě: Je ukryté pod hladinou německého jezera?
epochalnisvet.cz
Pátrání po nacistickém zlatě: Je ukryté pod hladinou německého jezera?
Nad vodou se převalují chuchvalce mlhy, ze kterých se náhle vynoří siluety několika člunů. Mají velmi podivnou posádku. Dobře živení, po zuby ozbrojení muži v černých uniformách a na straně druhé: zubožená těla oblečená v chatrných vězeňských hadrech. Co tato přízračná scéna znamená?   Je jaro roku 1945, druhá světová válka se chýlí ke konci. Jezero Stolpsee
Stinná stránka rozvinutějších mozků: rychleji stárnou
21stoleti.cz
Stinná stránka rozvinutějších mozků: rychleji stárnou
Lidský mozek, více než jakýkoliv jiný orgán, odlišuje náš druh od ostatních. Během posledních přibližně sedmi milionů let se jeho velikost a složitost výrazně zvýšila, což nám umožnilo používat jazyk,
&Beyond: Nezapomenutelné safari napříč východní Afrikou pro romantiky i dobrodruhy
iluxus.cz
&Beyond: Nezapomenutelné safari napříč východní Afrikou pro romantiky i dobrodruhy
&Beyond, světově uznávaný lídr v oblasti luxusní ekoturistiky, představuje své rozmanité portfolio safari lodgů a kempů ve východní Africe. Jako lídr v oblasti zodpovědného cestovního ruchu organi
Dechberoucí „katedrála“ v oblacích
rezidenceonline.cz
Dechberoucí „katedrála“ v oblacích
Třípodlažní penthouse na vrcholu nejvyššího věžáku severně od 72. ulice v New Yorku „patřil“ jednomu z protagonistů populárního seriálu, mapujícího život milionářské rodiny Royových. Jakkoliv jsou jejich osudy fiktivní, nemovitosti, v nichž „žijí“, jsou velmi reálné. Ohromující luxusní byt s pěti ložnicemi, čtyřmi koupelnami a výhledem na Husdon Yards je přitom jenom jednou z nemovitostí
Provozovatel: RF HOBBY, s. r. o., Bohdalecká 6/1420, 101 00 Praha 10, IČO: 26155672, tel.: 420 281 090 611, e-mail: sekretariat@rf-hobby.cz